Catégorie : Cours UP

Cours UP

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045001 Les deux infinis

  • Dates des cours : 19déc-9janv-16janv-23janv-30janv-6févr
  • Heure de début du cours : 10:00
  • Heure de fin du cours : 12:00
  • Jour du cours : Jeudi
  • Intervenant : Bernard REMAUD

Bernard REMAUD

Un peu de physique pour comprendre le monde – Les 2 infinis.
La fin du XIXème siècle a vu l’apogée de la physique dite classique : les lois de la Gravitation (Newton 1690), celles de l’électromagnétisme (Maxwell 1850) permettaient de «comprendre» la majeure partie des phénomènes observables à l’époque.
Au début du XXème siècle, vont émerger 2 théories majeures qui allaient bouleverser notre vision du monde : d’une part la Mécanique Quantique pour l’étude de l’infiniment petit et dont les applications technologiques conditionnent notre vie moderne (informatique, communications, etc.) ; d’autre part, les Relativités (Restreinte, puis Générale) pour l’infiniment grand, qui ont ouvert la connaissance de notre Univers : son origine et son histoire (passée et à venir).
Ce cours exposera les principes et principaux développements de ces 2 théories. Pour la Mécanique Quantique : depuis la caractérisation d’un objet quantique et de son évolution (fonction d’onde) jusqu’aux récents développements comme la mécanique quantique relativiste, l’intrication et l’informatique quantique. Pour les Relativités : depuis les conséquences de la constance de la vitesse de la lumière, la découverte progressive de la notion d’Espace-Temps et de ses équations d’évolution.
Malgré leurs immenses succès, ces théories butent encore sur des problèmes non résolus, comme la nature du monde réel en mécanique quantique ; mais surtout le problème essentiel est leur mutuelle incompatibilité qui bloque notre compréhension des origines de l’Univers là où les problématiques des 2 infinis se rejoignent.
Le cours se donne pour objectif d’être accessible à ceux dont la culture scientifique remonte au lycée (au prix de quelques impasses sur certains points plus techniques) et d’ouvrir des pistes à ceux qui voudraient aller plus loin. il peut être suivi indépendamment des cours 045003 et 045006.

Un support de présentation détaillé sera transmis aux auditeurs sur le site web : un-peu-de-physique.fr. Les documents seront disponibles sur le blog la semaine précédant le cours concerné. Le blog donne aussi accès à des compléments : des documents, des références bibliographiques, des vidéos sur la chaîne YouTube la Science de Bernie (playlist « Saison 2 »), des podcasts sur Spotify.
Pour ceux qui -temporairement ou pas- ne peuvent être présents, les séances seront diffusées en direct avec ZOOM.

 

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045003 Science(s) de la complexité

  • Dates des cours : 7nov-14nov-21nov-28nov-5déc-12déc
  • Heure de début du cours : 10:00
  • Heure de fin du cours : 12:00
  • Jour du cours : Jeudi
  • Intervenant : Bernard REMAUD

Bernard REMAUD

Depuis les grands scientifiques de la Renaissance (Galilée, Newton, etc.), la Science s’est attachée à la recherche des lois et principes qui gouvernent le monde, de l’Infiniment Grand (Relativité) à l’Infiniment Petit (Mécanique Quantique). Cette quête – que l’on peut qualifier de « quête de l’Unité » a abouti à un nombre restreint de principes, de lois et d’éléments, qui sont les constituants de notre Univers à toutes ses échelles. Cette quête a fourni les bases de développements technologiques inouïs.

Mais, est-ce que la connaissance des constituants et lois ultimes de l’Univers permettra la réalisation du rêve prométhéen de tout comprendre, tout embrasser, tout prévoir ?  Dans le même temps que progressait notre quête de l’Unité, se dressait le mur de la Complexité, c’est-à-dire les difficultés théoriques et pratiques pour maîtriser la connaissance des systèmes à partir de leurs composants : est-ce que l’on peut « comprendre » l’essaim d’abeilles ou le vol d’étourneaux à partir des propriétés des individus qui les composent, ou « comprendre » la cellule vivante à partir des molécules ou quarks qui la composent ?   

Après une synthèse des succès et échecs dans la quête de l’Unité, le cours se propose d’exposer les enjeux et méthodes de l’étude des systèmes complexes ; 

La complexité des systèmes chaotiques

C’est-à-dire : l’analyse des différentes « couches » de complexité à partir de l’infiniment petit ; la discussion de la notion d’émergence (entropie, la vie, l’intelligence,…) ; la notion de chaos et les limites à notre pouvoir de prédiction des phénomènes de la nature ; l’existence et les lois du hasard ; les modèles bio-inspirés (comme les colonies de fourmis) ; les modèles à automates qui débouchent sur les systèmes neuronaux et l’intelligence artificielle.

Le cours est accessible à tous (niveau mathématique comparable à celui du cours débutant) ; il peut être suivi indépendamment des cours 45001, 45002 et 45006. 

Un support de présentation détaillé sera transmis aux auditeurs sur le site web : un-peu-de-physique.fr. Les documents actuels correspondent au cours de l’année précédente ; ils sont réactualisés la semaine précédant le cours concerné. Le blog donne aussi accès à des compléments : des documents, des références bibliographiques, des vidéos sur la chaîne YouTube la Science de Bernie (playlist « Saison 3 »), des podcasts sur Spotify. 

Pour ceux qui -temporairement ou pas- ne peuvent être présents au cours, les séances seront diffusées en direct avec ZOOM.

 

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045006 L’énergie dans tous ses états

  • Dates des cours : 27févr-6mars-13mars-20mars-27mars-3avr
  • Heure de début du cours : 10:00
  • Heure de fin du cours : 12:00
  • Jour du cours : Jeudi
  • Intervenant : Bernard REMAUD

Bernard REMAUD

L’énergie est au cœur des préoccupations actuelles car elle joue un rôle dominant dans nos vies de tous les jours, mais aussi car elle conditionne l’évolution de notre civilisation technique et industrielle, voire l’évolution de la planète Terre. C’est un concept complexe malgré son apparente simplicité ; il a fallu des siècles pour que les scientifiques l’appréhendent dans sa totalité et déterminent les lois physiques qui la gouvernent. En particulier, comme l’énergie a un caractère multiforme, la notion de bilan est centrale -mais complexe- pour aborder nos problèmes actuels.

Le cours se propose d’exposer les grandes lignes de notre savoir actuel sur l’énergie, sans développements mathématiques complexes, avec une mise en perspective historique. On étudiera les différentes technologies en cours ou à créer pour disposer de sources d’énergie pérennes. Le cours permettra aussi de comprendre le rôle de l’énergie dans les théories modernes de l’infiniment petit et de l’infiniment grand.

Plus précisément, le cours traitera des thèmes suivants :

  • L’émergence du concept d’énergie et de sa mesure dans l’histoire des Sciences.
  • Les sources des différentes formes d’énergie dans l’infiniment petit (les forces fondamentales, l’agitation moléculaire, l’énergie du vide…).
  • Les différentes formes d’énergie à notre échelle et leurs transformations réciproques ; les principales technologies de « production » d’énergie, leurs principes de fonctionnement, leurs rendements,… Les énergies du futur : photovoltaïque, hydrogène, nucléaire(s).
  • L’entropie : face cachée de l’énergie, d’abord définie pour caractériser la dégradation de l’énergie dans les échanges (rendement des moteurs thermiques) ; plus généralement l’entropie caractérise le désordre des systèmes et sa croissance irréversible dans les systèmes isolés. 
  • La thermodynamique de la Vie : les lois physiques de l’énergie (dont l’entropie) s’appliquent-elles aux organismes vivants ? Comment nait l’ordre dans un système alors que l’entropie ne peut que croître ?
  • L’énergie de notre Univers : son origine, son évolution, la fin thermique de l’Univers.
  • Le bilan énergétique et entropique de la planète Terre et son incidence sur le climat.

Un support de présentation détaillé sera transmis aux auditeurs sur le blog : un-peu-de-physique.fr. Les documents actuels correspondent au cours de l’année précédente ; ils sont réactualisés la semaine précédant le cours concerné.  Le cours peut être suivi indépendamment des cours 045001 et 045003.

Le blog donne accès à des documents, des références bibliographiques, des vidéos sur la chaîne YouTube, la Science de Bernie, des podcasts sur Spotify. Pour ceux qui -temporairement ou pas- ne peuvent être présents, les séances seront diffusées en direct avec ZOOM.

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045010 Les nanomatériaux

  • Dates des cours : 7oct-14oct-4nov-18nov-2déc-16déc
  • Heure de début du cours : 14:00
  • Heure de fin du cours : 16:00
  • Jour du cours : Lundi
  • Intervenant : Thien Phap NGUYEN

Thien-Phap NGUYEN

Ce cours propose une introduction aux nanomatériaux appartenant à un domaine technologique stratégiquement important pour le développement dans divers secteurs d’activités. Grâce à leurs propriétés physiques particulières liées à leurs petites dimensions, ces matériaux sont utilisés dans de nombreuses applications originales dans les domaines d’électronique, d’optique, d’énergie, de biologie, de médecine … qui seront décrits en détails. Les techniques de fabrication de ces matériaux sont présentées, les méthodes de caractérisation des nanoobjets sont expliquées et les risques dus à la toxicité de certains matériaux sont également abordés.

Programme :

  • Les nanosystèmes et leurs propriétés physiques.
  • La mise en forme des nanomatériaux et leurs caractérisations.
  • Les applications des nanomatériaux dans les domaines électronique, optique, biologique, médical et alimentaire.
  • Les risques et précautions d’emploi des nanomatériaux.

 

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045015 Physique du quotidien, phénomènes naturels et environnement technologique

  • Dates des cours : 3oct-17oct-14nov-28nov-12déc-9janv-23janv-6févr-6mars-20mars-3avr-15mai
  • Heure de début du cours : 13:30
  • Heure de fin du cours : 15:30
  • Jour du cours : Jeudi
  • Intervenant : Guy PERRIN

Guy PERRIN

Si votre curiosité vous amène à vous poser des questions sur notre environnement naturel (la terre et son atmosphère baignée dans la lumière, les couleurs du ciel, du soleil, cette terre qui tourne avec des effets parfois étonnants, qui est bombardée par des météorites avec des conséquences autrefois cataclysmiques…) et technologique (l’homme et sa quête de vitesse, l’impressionnante histoire du chemin de fer, l’épopée de la conquête spatiale), le contenu de ces séances vous est adressé.

Chaque thème abordé (dont la durée est variable en fonction du contenu) est accompagné d’un support que vous recevez avant les séances.

Pendant chaque séance, vos réactions et vos questions sont bienvenues à tout moment.
Le recours aux mathématiques est réduit à l’indispensable, la rigueur scientifique étant bien entendue respectée.
Quelques souvenirs d’un niveau de première, terminale scientifique pourront être utiles mais la curiosité scientifique est le premier des critères pour pouvoir suivre avec profit ces séances.

 Une trame du programme est proposée ci-dessous à titre indicatif sans être figée:

Le ciel:

Pourquoi est-il bleu ?
Pourquoi le soleil change de couleur à son coucher ?
Pourquoi la nuit est noire ?
Aurores boréales…

Le chemin de fer:

La formidable évolution technologique de la traction à vapeur sur rails pendant deux siècles pour arriver à plus de 200 km/h !
Des balbutiements de la traction électrique à la fin du XIXème siècle jusqu’au TGV.
Des rails en bois à la LGV, l’adaptation des voies ferrées à des contraintes toujours plus sévères.

Théorie cosmique de la disparition des dinosaures:

L’hypothèse de la percussion de la terre par une météorite est-elle privilégiée ?
Indices validant cette hypothèse.
Approche énergétique de l’impact et ses conséquences.

La vitesse:

Approche très simple de la notion de relativité restreinte.
Lumière, valeur limite de sa vitesse et histoire de sa mesure.
Techniques de mesures de la vitesse (effet Doppler…)

Force de Coriolis:

Rotation de la terre et force de Coriolis.
Le pendule de Foucault comme témoin.
Conséquences: sens de rotation des ouragans, usure dissymétrique des rails de chemin de fer…

Conquête spatiale:

1865 Jules Verne écrit « De la terre à la lune ». Cette aventure humaine verra son aboutissement en 1969 : Comment cette réussite a été possible avec les moyens à disposition des ingénieurs sans commune mesure avec ceux, numériques ou autres, dont on dispose actuellement.

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045020 Mécanique Quantique

  • Dates des cours : 26févr-5mars-12mars-19mars-26mars-2avr-23avr-30avr
  • Heure de début du cours : 13:30
  • Heure de fin du cours : 15:00
  • Jour du cours : Mercredi
  • Intervenant : Fahd JELILA

Fahd JELILA

Objectif général de ce cours :

Donner un aperçu de la mécanique quantique avec le minimum de connaissances en mathématiques sans renoncer en aucune façon à la rigueur scientifique.
Requestionner les paradoxes apparents posés par les phénomènes quantiques, resituer les débats purement philosophiques qui ont passionné Albert Einstein d’une part, tenant d’une physique déterministe et causale et Niels Bohr, d’autre part, ardent fervent de la théorie quantique y compris de sa description probabiliste.
Ces ingrédients permettront, on l’espère, aux auditeurs de s’emparer des problèmes épistémologiques et philosophiques soulevés par cette théorie.
On abordera également des applications concrètes de la mécanique quantique : un exemple de phénomène quantique macroscopique : La Supraconductivité.
Que veut dire ordinateur quantique et que signifie nanotechnologie? c’est grâce à l’éclairage de la mécanique quantique que les scientifiques ont réussi à élaborer des dispositifs très petits (à l’échelle du milliardième de mètre d’où le préfixe nano) et de très hautes performances.

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045030 Vélo et mécanique : une entrée en matière

  • Dates des cours : 22oct-23oct-24oct
  • Heure de début du cours : 10:00
  • Heure de fin du cours : 12:00
  • Jour du cours : Voir dates ci-dessus
  • Intervenant : Pierre CHAMBON
  • Horaires spécifiques : Lundi, mardi et mercredi

Pierre CHAMBON

ATTENTION changement de dates pour ce cours : 22oct-23oct-24oct (remplace le 21 oct sur la plaquette). information du 11 septembre 10h30

Pédaler en liberté, c’est pédaler en s’étonnant. S’étonner, ce pourrait être chercher à comprendre… Chercher à comprendre par exemple où et comment surgissent des termes savants qui semblent pourtant tombés dans le sens commun : vitesses, accélérations, forces, couple, énergies, puissance, travail… Dans ce modeste cours d’introduction, nous les dénicherons sur le vif, tout en nous regardant pédaler. Que nous disent-il de notre mouvement, de notre sensation de légèreté et d’aisance ou au contraire de notre fatigue, ou même de nos peurs? Et si le vélo ne fonctionne plus, ou qu’il montre des signes de faiblesse, en quoi ces notions peuvent nous aider à y voir clair, et même à intervenir pour se sortir d’embarras en se salissant un peu les doigts ?
Si le mot « mécanique » apparaît à la renaissance dans son sens moderne, cette science plonge cependant ses racines en des temps beaucoup plus anciens et reste un passage obligé de toutes les formations scientifiques. Mais il ne s’agira pas de faire un cours de première année de faculté ! Il s’agira de saisir ensemble ce qui relie ces notions à la vie à vélo telle que nous l’éprouvons très concrètement. Nous ferons donc un petit bout de chemin de formation des uns par les autres en l’illustrant autant que faire se peut de nos expériences vivantes à vélo.

ATTENTION changement de dates pour ce cours : 22oct-23oct-24oct (remplace le 21 oct sur la plaquette). information du 11 septembre 10h30

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045101 L’énergie sous les angles techniques et économiques

  • Dates des cours : 3oct-17oct-7nov-14nov-21nov-28nov-5déc-12déc-19déc-9janv-16janv-23janv
  • Heure de début du cours : 15:45
  • Heure de fin du cours : 17:45
  • Jour du cours : Jeudi
  • Intervenant : Nicolas THIOLLIERE

Nicolas THIOLLIERE

L’objectif du cours est de présenter les concepts techniques et économiques de base pour mieux appréhender et comprendre les débats autour de la transition énergétique.

Le cours abordera le concept d’énergie sous l’angle de la physique. Nous présenterons ensuite un état des lieux de la production et de la consommation d’énergie dans le monde avant de mettre l’accent sur le cas français. Cela permettra d’aborder les grandes problématiques liées à la consommation d’énergies fossiles.

Le cours se focalisera alors sur la production d’électricité et nous présenterons les filières existantes avant d’aborder le fonctionnement des marchés de l’électricité.

Enfin, nous présenterons quelques réflexions prospectives qui s’appuieront sur des études de scénarios disponibles.

Programme :

Chapitre 1 : Le concept d’énergie
Chapitre 2 : Panorama énergétique mondial et français
Chapitre 3 : Les coûts de production
Chapitre 4 : Les marchés de l’électricité
Chapitre 5 : Quelques scénarios à l’horizon 2050

 

 

 

Résumé de carrière : Nicolas Thiollière est physicien nucléaire, enseignant-chercheur à IMT Atlantique et rattaché au laboratoire de recherche fondamentale Subatech (UMR 6457, CNRS / Nucléaire & Particules). Il est spécialiste de la simulation des réacteurs nucléaires et de la modélisation du cycle du combustible. Il est co-auteur de nombreuses publications scientifiques dédiées aux études de scénarios nucléaires. Il est titulaire d’une licence d’économie générale depuis 2019 et enseigne l’économie générale et l’économie de l’énergie à IMT Atlantique. Il a co-dirigé avec Jacques Percebois l’ouvrage collectif «Économie de l’énergie nucléaire» publié en 2022 par ISTE Editions.

 

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046005 Atelier de maths pour toutes et tous!

  • Dates des cours : 5nov-19nov-26nov-3déc-10déc-17déc
  • Heure de début du cours : 13:30
  • Heure de fin du cours : 15:30
  • Jour du cours : Mardi
  • Intervenant : Bernard GALIN

Bernard GALIN

Atelier de mathématiques

Au delà du formalisme, des règles, les mathématiques sont une activité humaine construite au travers de l’histoire, des différentes civilisations par des recherches, des essais, des débats et des controverses. Elles n’ont rien d’une vérité révélée !

Aujourd’hui, la perception des mathématiques n’est pas nécessairement toujours très positive et leur enseignement est parfois controversé.

Cet atelier entend leur donner un autre visage et s’adresse à celles et ceux qui souhaitent, au-delà des a priori, (re)découvrir un peu de mathématiques, leur histoire ; les difficultés pour les écolier·es et collégien·nes dans cette discipline seront aussi un peu abordées.

Surtout aucun « niveau » n’est nécessaire, juste un stylo, un peu de brouillon, et la mise de côté de complexes du type « je n’ai jamais été bon, bonne en maths ».
Le cours n’est pas magistral mais est construit à partir d’activités parfois empruntées à des questions historiques avec des phases de debriefing et d’explications, et doit permettre de « faire des maths » ( non de les écouter et encore moins les subir) et de leur (re)donner du sens. Ainsi nous aborderons quelques aspects des questions suivantes.

1/Les systèmes de numération depuis Babylone, jusqu’à l’informatique en passant par les Shadocks.
2/ Notre système décimal, ses avantages et comment les différents modes opératoires ont évolué.
3/La proportionnalité sous toutes ses coutures.
4/ Les « x », les « y », l’algèbre. Comment faisait-on avant ? Un outil puissant et finalement pas si ennuyeux que cela.
5/ En avant vers les fractales (feuille de fougère) en passant au préalable par les périmètres et aires sans formule.
6/ La construction des nombres depuis l’Antiquité : rationnels, irrationnels, et le fameux nombre d’or (peinture, architecture, et autres).

A chaque fin de séance, un document (corrigé et remarques importantes) est distribué ainsi que des indications pour celles et ceux qui souhaitent préparer la séance suivante.

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046006 Atelier de maths pour toutes et tous ! N°2 NOUVEAU

  • Dates des cours : 7janv-14janv-21janv-28janv-4févr-11mars
  • Heure de début du cours : 10:30
  • Heure de fin du cours : 12:30
  • Jour du cours : Mardi
  • Intervenant : Bernard GALIN

Bernard GALIN

Atelier de mathématiques N°2 bis 046006 NOUVEAU

Cet atelier fait suite au numéro 1, il reprend pour l’essentiel l’atelier N°2 de l’hiver 2022, mais est totalement différent de celui de l’hiver 2023.

Il est tout à fait abordable pour celles et ceux qui ont quelques souvenirs de mathématiques (algèbre collège). Après une visite chez les icônes Pythagore et Thalès, et un petite excursion auprès des suites numériques, il quittera le domaine du numérique pour s’aventurer vers les mathématiques plus récentes (analyse). Comme dans l’atelier 1, les activités proposées sont souvent empruntées à des questionnements historiques et quelques questions épistémologiques seront évoquées. Il doit permettre à celles et ceux qui veulent approfondir ultérieurement d’acquérir ou récupérer quelques clés de compréhension.

1/ Plusieurs démonstrations du théorème de Pythagore au travers des âges et des continents. Quelques utilisations de cette icône des mathématiques.
2/ Quelques suites numériques – arithmétique, géométrique, Fibonacci et d’autres très chaotiques. Leur utilisation en économie.
3/ Du discret vers le continu, cap sur les fonctions numériques et l’analyse (modélisation de problèmes en physique, économie, …).
4/ Quelques notions de calcul différentiel (utilisation pour optimiser, calculer des aires…)
5/ Du côté des logarithmes et exponentielles (leur utilisation en physique – son, radioactivité)
6/ Au cours des ateliers 1 et 2, plusieurs types de raisonnement ont été utilisés (hypothético-déductifs, « par l’absurde », récurrence, …), cette séance proposera de s’y arrêter plus en détails et d’en montrer d’autres utilisations.

A chaque fin de séance, un document (corrigé et remarques importantes) est distribué ainsi que des indications pour celles et ceux qui souhaitent préparer la séance suivante.

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